KR20110139964A - 부유식 구조물의 양압력 감소 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 부유식 구조물의 아래쪽에 흐르는 해수에 의해 부유식 구조물에 작용하는 해수면 방향의 압력 즉 양압을 효과적으로 저감함으로써 구조물을 계류하기 위한 계류장치 및 구조물의 설계하중을 효과적으로 줄일 수 있는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 관한 것이다.
본 발명은, 부력을 가지며 해상에 설치되는 구조체와, 해저면 아래에 매립되어 고정되거나 해저면 부근에 배치되어 자중에 의해 위치 고정되는 고정앵커와, 일단부는 상기 구조체에 연결되고 타단부는 상기 고정앵커에 연결되어 상기 구조체가 부력에 의해 상하방향으로 이동하거나 파랑에 의해 수평방향으로 이동하는 것을 방지하는 계류수단을 포함하는 부유식 구조물에 마련되며, 상기 구조체의 하부쪽에 마련되는 유입구와, 상기 소파구조의 측부쪽 또는 상부쪽에 마련되는 유출구와 상기 유입구와 유출구를 서로 연결하며 해수가 통과할 수 있는 공간부인 연결공을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조를 제공한다.
본 발명에 의하면 부유식 구조물의 구조체에 작용하는 양압을 효과적으로 줄여서 구조체와 계류시스템(계류수단+고정앵커)에 작용하는 하중을 줄일 수 있고, 따라서 시공에 필요한 경비나 공기를 줄일 수 있는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 구조체에 작용하는 양압력을 효과적으로 감소함과 동시에 양압을 발생하는 해수의 이동경로를 변경하여 그 이동경로가 변경된 해수가 다른 해수의 흐름을 교란함으로써 파랑 에너지를 더욱 효과적으로 감소할 수 있는 장점도 있다.

Description

부유식 구조물의 양압력 감소 구조{Upward pressure reducing system for floating structure}

본 발명은 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 부유식 구조물의 아래쪽에 흐르는 해수에 의해 부유식 구조물에 작용하는 해수면 방향의 압력 즉 양압을 효과적으로 저감함으로써 구조물을 계류하기 위한 계류장치 및 구조물의 설계하중을 효과적으로 줄일 수 있는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 관한 것이다.

부유식 구조물은 해상에 떠 있는 구조물이며, 통상 강재 혹은 콘크리트로 제작된다. 부유식 구조물은 해류 혹은 파랑에 의한 하중을 받게 되며 이러한 하중을 고려하여 구조물과 계류시스템을 설계하게 된다.

부유식 구조물은 저장시설, 구조물, 산업시설 등 다양한 목적으로 이용 가능하며, 구조물의 상부가 수면 위로 노출된 경우와 상부가 수면 아래에 잠겨 있는 경우로 나눌 수 있다.

부유식 구조물이 해상에 설치되면 원래의 해류나 파랑의 흐름을 가로막게 되어 구조물에 다양한 방향의 하중이 작용하게 된다. 특히 본 발명에서는 부유식 구조물의 하부에 발생하는 양압력을 감소시키고자 하였다.

도 1은 종래의 부유식 구조물의 한 예를 도시한 것이다. 도 1에 도시된 바와 같이 부유식 구조물은 일반적으로 구조체(1), 계류수단(2) 및 고정앵커(3)로 구성된다. 상기 구조체로는 부유식 방파제에 사용되는 소파블록이나 석유나 천연가스의 시추를 위한 시추시설이나 접안시설 등이 될 수도 있다.

상기 구조체는 그 내부에 중공부를 가지거나 하는 등의 방식으로 부력을 가지게 되며 강구조물이나 철근콘크리트 구조물로 제작될 수 있다. 상기 고정앵커(3)는 해저면 아래에 매립되어 고정되거나 해저면 부근에 설치되어 자중으로 고정될 수 있는데 도 1에 도시된 고정앵커는 해저면 아래에 매립된 형태이다.

이러한 종래의 부유식 구조물의 경우 도 1에 점선으로 표시된 화살표 방향으로 해수가 이동하게 되는데 해수의 일부는 구조체)의 대향면에 가로막혀 구조체의 아래쪽으로 흐르게 되고 이러한 해수의 흐름에 의해 구조체의 아래쪽(도 1에 a로 표시된 부분)에는 구조체를 해수면 방향으로(도 1에 b로 표시한 화살표 방향) 밀어올리는 압력이 작용하게 되는데 이를 양압이라 한다. 이러한 양압을 지탱하기 위해서는 계류시스템(계류수단+고정앵커)의 설계 하중이 증가하고 구조체에 작용하는 모멘트가 증가하게 되며 이는 모두 시공비의 상승으로 이어지게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 종래기술에서 기재된 문제점을 해결하기 위하여 도출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 부유식 구조물의 구조체에 작용하는 양압을 효과적으로 줄여서 구조체 및 계류시스템(계류수단+고정앵커)에 작용하는 하중을 줄일 수 있고, 따라서 시공에 필요한 경비나 공기를 줄일 수 있는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조를 제공하는데 있다.

전술한 과제의 해결수단으로서 본 발명은,

부력을 가지며 해상에 설치되는 구조체와,

해저면 아래에 매립되어 고정되거나 해저면 부근에 배치되어 자중에 의해 위치 고정되는 고정앵커와,

일단부는 상기 구조체에 연결되고 타단부는 상기 고정앵커에 연결되어 상기 구조체가 부력에 의해 상하방향으로 이동하거나 파랑에 의해 수평방향으로 이동하는 것을 방지하는 계류수단을 포함하는 부유식 구조물에 마련되며,

상기 구조체의 하부쪽에 마련되는 유입구와, 상기 소파구조의 측부쪽 또는 상부쪽에 마련되는 유출구와 상기 유입구와 유출구를 서로 연결하며 해수가 통과할 수 있는 공간부인 연결공을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조를 제공한다.

상기 연결공은 상기 유입구에서 상기 유출구로 갈수록 통수단면적이 점차적으로 줄어들도록 제작할 수 있다.

상기 연결공은 상기 유입구에서 상기 유출구로 갈수록 통수단면적이 점차적으로 늘어나도록 제작할 수도 있다.

하나의 유입구와 둘 이상의 유출구가 서로 연결되도록 연결공이 분기되는 것이 바람직하다.

한편, 둘 이상의 유입구와 하나의 유출구가 서로 연결되도록 연결공이 분기되는 것도 바람직하다.

또 한편, 둘 이상의 유입구와 둘 이상의 유출구가 서로 연결되도록 연결공이 분기되도록 제작할 수도 있다.

본 발명에 의하면 부유식 구조물의 구조체에 작용하는 양압을 효과적으로 줄여서 구조체와 계류시스템(계류수단+고정앵커)에 작용하는 하중을 줄일 수 있고, 따라서 시공에 필요한 경비나 공기를 줄일 수 있는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조를 제공할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면 구조체에 작용하는 양압력을 효과적으로 감소함과 동시에 양압을 발생하는 해수의 이동경로를 변경하여 그 이동경로가 변경된 해수가 다른 해수의 흐름을 교란함으로써 파랑 에너지를 더욱 효과적으로 감소할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 부유식 구조물에 작용하는 양압을 설명하기 위한 도면.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조이 마련된 구조체의 단면 사시도..
도 3은 도 2에 도시된 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 의한 양압력 감소를 설명하기 위한 도면.
도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조이 마련된 구조체의 단면 사시도..
도 5는 도 4에 도시된 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 의한 양압력 감소를 설명하기 위한 도면.
도 6은 본 발명의 다른 하나의 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조를 간략히 도시한 도면.

이하에서는 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예들에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제공하기로 한다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조가 마련된 구조체의 단면 사시도이고, 도 3은 도 2에 도시된 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 의한 양압력 감소를 설명하기 위한 도면이다.

우선 도 2를 참조하면서 본 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 대하여 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조(10)는 구조물, 저장시설, 산업시설 등 다양한 부유식 구조물에 사용될 수 있다.

부유식 구조물은 종래기술에서 설명한 바와 같이 구조체(1), 고정앵커(3) 및 계류수단(2)으로 구성되는데 구조체(1)는 부력을 가지며 파랑에 의한 에너지를 소산하는 구성이고, 고정앵커(3)는 해저면 아래에 매립되거나 고정되거나 해저면 부근에 배치되어 자중에 의해 위치 고정되며, 상기 계류수단(2)은 그 일단부가 상기 구조체(1)에 연결되고 타단부는 상기 고정앵커(3)에 연결되어 상기 구조체가 해류 혹은 파랑 등에 의한 하중에 의해 과도하게 이동하는 것을 방지하게 된다. 이러한 계류수단(2)은 연성의 케이블이나 체인 등을 활용하는 방법과 강성의 구조물을 활용하는 방법이 가능하다. 계류수단으로 자켓 구조물, 모노파일, 무리 말뚝 등의 강성 구조물을 이용하는 것이 가능하다.

상기 부유식 구조물의 양압력 감소구조(10)는 유입구(11), 유출구(12) 및 연결공(13)으로 구성된다. 도 2에 14로 표시된 부분은 구조체(1)를 물에 띄우기 위한 부력을 제공하는 중공부이다.

상기 유입구(11)는 상기 구조체(1)의 하부에 마련되어 있고, 상기 유출구(12)는 상기 구조체(1)의 측부쪽, 보다 상세하게는 상기 구조체(1)이 파랑 에너지를 저감하기 위한 파도의 주파방향에 대면한 측면쪽에 마련되어 있다.

상기 연결공(13)은 상기 유입구(11)와 유출구(12)를 연결하며, 상기 유입구(11)를 통하여 유입된 해수가 유출구(12)를 통하여 배출될 수 있도록 해수가 통과하기 위한 공간부이다.

본 실시예에서 상기 연결공(13)은 유입구(11)쪽에서 유출구(12)쪽으로 갈수록 통수단면적이 줄어들도록 구성되어 있어서 유입구(11)를 통해 유입된 해수는 유출구(12)쪽으로 갈수록 그 이동속도가 증가하도록 구성되어 있으며, 유입구(11)에서 유출구(12)로 이동하는 과정에서 마찰에 의해 일정수준의 운동에너지를 손실하게 되며, 이로 인해 에너지의 일부가 소산한다.

상기 연결공(13)은 도 2에 도시된 바와 같이 하나의 유입구(11)와 하나의 유출구(12)를 연결하도록 구성되기도 하고, 하나의 유입구(11)와 둘 이상의 유출구(12)를 연결할 수 있도록 분기된 형태도 가능하다. 도 2에 도시된 연결공(13) 중 도면상 위에 있는 연결공(13)은 하나의 유입구(11)와 두 개의 유출구(12)를 연결하는데 하나의 유입구(11)와 연결되는 유출구(12)의 수는 설계에 따라 더 늘어날 수도 있다.

상기 유입구(11), 유출구(12) 및 연결공(13)은 상기 구조체(1)의 길이방향을 따라 배치되어 있는데, 도 2에는 유출구(12)들 만이 도시되어 있다.

이하에서는 도 3을 참조하면서 앞서 설명한 실시예의 각 구성의 기능, 작용 및 효과에 대하여 설명하기로 한다.

도면상에 긴 화살표로 표시한 것은 해수의 흐름이다. 구조체(1)를 향해 입사한 해수의 일부는 도 1에서 설명한 바와 같이 구조체(1)의 아래로 향하게 되고 이러한 해수의 흐름에 의해 구조체(1)에 해수면 방향의 압력 즉 양압을 작용하게 된다.

본 발명에 의하면 도 3에 표시된 바와 같이 구조체(1)의 하부로 이동하는 해수의 일부가 화살표로 표시된 바와 같이 구조체(1)의 하부쪽에 마련된 유입구(11)를 통하여 유입됨으로써 구조체(1)에 작용하는 양압력을 줄일 수 있게 된다. 이때, 유입구(11)를 통하여 유입된 해수는 연결공(13)을 거쳐 유출구(12)를 통해 배출되는데 배출된 해수는 구조체(1)를 향하여 입사하는 해수와 접하게 되는데 이때 유출구(12)를 통해 배출된 해수와 구조체(1)을 향해 입사하는 해수의 이동방향이 서로 달라 교란이 발생하게 되면서 구조체(1)을 향한 파랑의 에너지를 저감하게 되는 효과도 기대할 수 있다.

이하에서는 도 4 및 도 5를 참조하면서 본 발명의 다른 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조에 대하여 설명하기로 한다.

본 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조 역시 구조체(1), 계류수단(2) 및 고정앵커(3)로 구성된 부유식 구조물에 사용된다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조는 앞선 실시예와 마찬가지로 유입구(11), 유출구(12) 및 연결공(13)으로 구성된다.

상기 유입구(11)는 구조체(1)의 하부쪽 즉 해저면 방향에 위치한 면에 마련되고, 유출구(12)는 구조체(1)의 상부쪽 즉 해수면 방향에 위치한 면에 마련된다.

상기 연결공(13)은 상기 유입구(11)와 유출구(12)를 서로 연결하여 해수가 이동하기 위한 공간부가 된다.

본 실시예에서 상기 연결공(13)은 상기 유입구(11) 쪽에서 유출구(12) 쪽으로 갈수록 통수단면적이 점점 줄어들도록 구성되어 있어서 유입구(11)로 유입된 해수의 속력이 유출구(12)쪽으로 갈수록 커진다.

상기 연결공(13)은 두 개의 유입구(11)와 두 개의 유출구(12)를 서로 연결하도록 분기되어 있는데, 연결하는 유입구의 수와 유출구의 수는 설계에 따라 늘어날 수도 있다.

이하에서는 도 5를 참조하면서 본 실시예에 따른 부유식 구조물의 양압력 감소 구조의 기능, 작용 및 효과에 대하여 설명하도록 한다.

구조체(1)로 입사한 해수의 일부가 구조체(1)의 하부로 이동하게 되면 상대적으로 구조체(1)하부의 수압이 높아져 구조체(1)을 해수면 방향으로 가압하는 양압력이 발생하게 되는데 이러한 해수가 구조체(1)의 하부에 마련된 유입구(11)를 통하여 유입됨으로써 구조체(1)에 작용하는 양압력을 줄이게 된다. 이러한 해수의 흐름은 도 5에 화살표로 표시된 해수의 흐름에서 확인할 수 있다. 이때 두 개의 유입구(11) 중 어느 하나의 유입구(11)를 통해 유입된 해수는 분기된 연결공(13)을 통하여 둘 중 하나의 유출구(12)를 통하여 배출되도록 구성함으로써 보다 자유롭게 해수가 이동할 수 있는 경로를 확보하도록 하였다.

이상에서는 유입구 쪽에서 유출구 쪽으로 갈수록 연결공의 통수 단면적이 줄어들도록 구성된 실시예들에 대하여 설명하였으나 도 6에 도시된 바와 같이 유입구 쪽에서 유출구 쪽으로 갈수록 연결공의 통수 단면적이 늘어나도록 구성할 수 있다. 또한, 도 6에 도시된 바와 같이 유출공의 일부는 구조체의 상부쪽에 일부는 측부쪽에 위치하도록 구성할 수도 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명함으로써 본 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용을 제시하였으나, 본 발명의 기술적 사상이 설명된 실시예들에 한정되는 것은 아니며 본 발명의 기술적 사상에 어긋나지 아니하는 범위 안에서 다양한 형태의 부유식 구조물의 양압력 감소 구조로 구체화될 수 있다.

1 : 구조체
2 : 계류수단
3 : 고정앵커
10 : 부유식 구조물의 양압력 감소 구조 11 : 유입구
12 : 유출구 13 : 연결공

Claims (6)

1. 부력을 가지며 해상에 설치되는 구조체와,
   해저면 아래에 매립되어 고정되거나 해저면 부근에 배치되어 자중에 의해 위치 고정되는 고정앵커와,
   일단부는 상기 구조체에 연결되고 타단부는 상기 고정앵커에 연결되어 상기 구조체가 부력에 의해 상하방향으로 이동하거나 파랑에 의해 수평방향으로 이동하는 것을 방지하는 계류수단을 포함하는 부유식 구조물에 마련되며,
   상기 구조체의 하부쪽에 마련되는 유입구와, 상기 구조체의 측부쪽 또는 상부쪽에 마련되는 유출구와 상기 유입구와 유출구를 서로 연결하며 해수가 통과할 수 있는 공간부인 연결공을 포함하는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 연결공은 상기 유입구에서 상기 유출구로 갈수록 통수단면적이 줄어드는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조.
3. 제1항에 있어서,
   상기 연결공은 상기 유입구에서 상기 유출구로 갈수록 통수단면적이 늘어나는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   하나의 유입구와 둘 이상의 유출구가 서로 연결되도록 연결공이 분기되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조.
5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   둘 이상의 유입구와 하나의 유출구가 서로 연결되도록 연결공이 분기되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조.
6. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   둘 이상의 유입구와 둘 이상의 유출구가 서로 연결되도록 연결공이 분기되는 것을 특징으로 하는 부유식 구조물의 양압력 감소 구조.

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